JPH0610911A - 水圧サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水圧サーボ弁におけるスプールにおける座屈
の発生を防止し、且つ、内部に静圧軸受を加工した場合
と同様な制御精度を達成する。 【構成】 スプール（３４）を中実部材として構成し、
スリーブ（３２）内には圧力水（Ｐ_S ）が流通する通路
（４８Ｌ、４８Ｒ）が設けられ、スプール（３４）両端
部近傍の圧力水吐出口（５０Ｌ、５０Ｒ）に圧力水を供
給して静圧軸受として作用せしめる様に前記通路（４８
Ｌ、４８Ｒ）はスリーブ（３２）内に圧力水（Ｐ_S ）が
供給される箇所（Ｐ）からスプール（３４）両端部近傍
の圧力水吐出口（５０Ｌ、５０Ｒ）に連通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスリーブ及びスプールを
内蔵し、これ等の部材により流体切換ポートを構成し、
且つ作動流体が水である水圧サーボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーボ弁においては作動流体とし
ては圧油が一般的であったが、作動流体である油を排出
することが環境汚染の一因となるという問題がある。そ
のため、近年では高圧水を作動流体として使用する水圧
サーボ弁が種々提案されている。

【０００３】本出願人はその様な水圧サーボ弁として、
特開平１−１４５４０４号公報に示す様な技術を提案し
ている。本発明の理解を容易にするため、以下、図２及
び図３を参照して特開平１−１４５４０４号公報につい
て説明する。

【０００４】先ず、スプール１３の右側に着目して説明
する。圧液はポンプポートＰからスリーブポート３、透
孔２１、室２０、通路１９、室１８、オリフィス１７、
ポケット１６、隙間Ｃ、パイロット室１０Ｒ、通路１２
Ｒ、ノズル背圧室６Ｒ、ノズル５Ｒを通り、ノズル５Ｒ
とフラッパ２３との間の隙間から中央室８を通り、通路
７Ｒ、スリーブポート４Ｒ、タンクポートＲ₂ を介して
タンクに戻る。この際、ポケット１６から図２中左方に
流れるスリーブポート４Ｒ、タンクポートＲ₂を介して
タンクに直接戻る圧液の液量は損失になる。

【０００５】ここで、スプール１３の両端部近傍には静
圧軸受１５Ｒ、１５Ｌが設けられている。そして、静圧
軸受１５Ｒにおける隙間Ｃによりスプール１３をスリー
ブ２に対し非接触に支持することにより、スプール１３
とスリーブ２との間の摩耗を防止する様に構成されてい
る。

【０００６】作動に際し、トルクモータ２２への電気入
力信号によりフラッパ２３が例えば左方に移動すると、
ノズル背圧室６Ｌの圧力が昇圧し、一方ノズル背圧室６
Ｒが降圧し、パイロット圧１０Ｌの圧力が昇圧し、パイ
ロット室１０Ｒの方は降圧する。その結果、スプール１
３がばね１１Ｒに抗して右方に変位する。

【０００７】従って、ポンプポートＰからの圧液はスリ
ーブポート３、室９Ｌ、シリンダポートＣ₁ を介して図
示しない液圧シリンダに導かれ、その液圧シリンダから
の戻り液はシリンダポートＣ₂ 、室９Ｒ、スリーブポー
ト４Ｒ、タンクポートＲ₂ を介して図示しないタンクに
戻される。

【０００８】フラッパ２３が右方に移動した場合は、ス
プール１３は左方に変位して前述と逆に作動する。

【０００９】静圧軸受１５Ｒの構造は図３に示されてい
る。図示の静圧軸受１５Ｒでは、通路１９から４本のオ
リフィス１７、４箇所のポケット１６に分かれている。

【００１０】ここで、スプール１３の中立位置（図２で
示す位置）の設定は、ばね１１Ｒ、１１Ｌを調節するこ
とによって行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２及び図３
で示す様にスプール１３内に静圧軸受１５Ｒ、１５Ｌを
形成（加工）した場合、その加工箇所に作用する応力が
増大することになる。その結果、スプール１３両端部に
設置されたばね１１Ｒ、１１Ｌから作用する圧縮力によ
りスプール１３が座屈して折曲してしまう可能性があ
る。この様な座屈が生ずると、制御ポート部分、すなわ
ち作動流体である高圧水が流過する隙間が変形して、精
度の高い制御が不可能になってしまうので、非常に不都
合である。

【００１２】制御弁の定格流量が小さく、スプール１３
の径が比較的小さい場合にも、同様な不都合が生ずる。

【００１３】本発明は、従来技術において生ずる座屈の
問題及びそれに伴う各種不都合に鑑みて提案されたもの
で、小径のスプールであっても座屈の発生を防止するこ
とが出来て、しかも内部に静圧軸受を加工した場合と同
様な制御精度を達成出来る様な水圧サーボ弁の提供を目
的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の水圧サーボ弁
は、スリーブ及びスプールを有し、作動流体が水である
水圧サーボ弁において、前記スプールは中実部材として
構成されており、前記スリーブ内には圧力水が流通する
通路が設けられ、スプール両端部近傍の圧力水吐出口に
圧力水を供給して静圧軸受として作用せしめる様に前記
通路はスリーブ内に圧力水が供給される箇所からスプー
ル両端部近傍の圧力水吐出口に連通している。

【００１５】

【作用】上記した様な構成を有する本発明の水圧サーボ
弁によれば、中実部材として構成されたスプールを用い
つつ、前記スリーブ内には圧力水が流通する通路が設け
られ、スプール両端部近傍に圧力水を供給して静圧軸受
として作用せしめる様に構成されているので、スプール
の応答精度を犠牲にすること無く、スプールの座屈強度
が従来のものに比較して向上している。

【００１６】すなわち、従来技術においてはスプール両
端部の周囲に圧力水を供給するためにスプール内に通路
を形成して、スプールを中空部材とせざるを得なかった
が、中実部材を用いた本発明のスプールはその分だけ座
屈に対する強度が向上しているのである。それに加え
て、スプールの両端部は、その近傍に形成された圧力水
吐出口から吐出される圧力水により、スリーブに対して
非接触支持される。そのため、内部に静圧軸受を形成し
た場合と同等な制御精度が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の１実施例につ
いて説明する。なお、図１において、図２及び図３と同
一の部材には同一の符号が付けられている。

【００１８】全体を符号３０で示す本発明のサーボ弁
（水圧サーボ弁）は、スリーブ３２とスプール３４とを
含んでいる。そして、スプール３４の一端部（図１の場
合は左端部）には第１のばね３６、第２のばね３８が介
装されている。

【００１９】２つのばね３６、３８が介装されている部
分の構造を説明すると、スプール３４の左端部４０から
ロッド４２が固定されており、ロッド４２の先端にはフ
ランジ４４が固着されている。そして２つのばね３６、
３８は、スリーブ３２から内側に突出する突起４６によ
って離隔されている。換言すると、第１のばね３６はス
プール左端部４０と突起４６との間に挟持され、第２の
ばね３８は突起４６とフランジ４４との間に挟持されて
いる。

【００２０】図２の水圧サーボ弁１はスプール１３内に
通路及び静圧軸受が形成されていたが、図１の水圧サー
ボ弁３０にはそれ等は形成されていない。しかし、図１
の水圧サーボ弁３０においては、ポートＰから供給され
た圧力水Ｐ_S が通路４８Ｒ、４８Ｌを介してポート５０
Ｒ、５０Ｌに供給され、このポート５０Ｒ、５０Ｌから
の圧力水Ｐ_S は、静圧軸受１５Ｒ、１５Ｌのポケット１
６…からの圧力水と同様に作用する。すなわち、ポート
５０Ｒ、５０Ｌからの圧力水Ｐ_S により、スリーブ３２
とスプール３４とは非接触状態に維持され、両者の摩
擦、磨耗が防止されるのである。

【００２１】なお図１において、符号ＬはポートＣ１、
Ｃ２からの高圧水により作用する流体機械等の各種負荷
を示している。

【００２２】次にこの実施例の作用について説明する。

【００２３】図１から明らかなように、スプール３４は
内部に流路その他は一切形成されておらず、所謂「中
実」部材として構成されている。そのため、座屈強度が
非常に強い。一方、上述したように、通路４８Ｒ、４８
Ｌを介してポート５０Ｒ、５０Ｌに供給される圧力水Ｐ
_S は、図２、３の従来技術における静圧軸受１５Ｒ、１
５Ｌのポケット１６…からの圧力水と同様に作用するの
で、ポート５０Ｒ、５０Ｌからの圧力水Ｐ_S により、ス
リーブ３２とスプール３４とは非接触状態に維持され
る。その結果、スリーブ３２とスプール３４との接触摩
擦により水圧サーボ弁の制御精度が低下する事が防止さ
れるのである。

【００２４】従って、座屈強度を向上しつつ、水圧サー
ボ弁の制御を高精度に維持することが出来るのである。

【００２５】また、図示の実施例では、突起４６とスプ
ール左端部４０との間に介装された第１のばね３６は、
スプール３４をばねを介装していない側の端部に向かう
方向（矢印Ｒ方向）に押圧する様な反発力を生ずる。一
方、突起４６とフランジ４４との間に介装された第２の
ばねの反発力は、ばねが介装された側へ向かう方向（矢
印Ｌ方向）に作用する。従って、第１及び第２のばね３
６、３８により、スプール３４の左右いずれの方向へも
押圧力が作用することになる。

【００２６】図１から明らかな様に、第１及び第２のば
ね３６、３８の反発力によりスプール３４がその両端部
から圧縮されることは無い。従って、座屈も生じない。

【００２７】図１の実施例では第１及び第２のばね３
６、３８はスプール３４の左端部側（Ｌ側）に設けられ
ているが、右端部側（Ｒ側）に設けても良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明の効果を以下に列挙する。

【００２９】（１） スプールの座屈強度が向上する。

【００３０】（２） スプール内に静圧軸受を形成した
場合と同様に、スプールはスリーブに対して非接触に支
持されるので、水圧サーボ弁の制御精度が高いレベルに
維持される。

【００３１】（３） スプールは中実部材として構成さ
れるので、加工コスト或いは製造コストがその分だけ低
く抑えられる。

【００３２】（４） 作動流体が水であるため、油圧サ
ーボ弁に比較して環境汚染等を生ずる可能性が低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す断面側面図。

【図２】従来の水圧サーボ弁の断面側面図。

【図３】静圧軸受を示す図２のＸ−Ｘ断面図。

【符号の説明】

１、３０…水圧サーボ弁 ２、３２…スリーブ １３、３４…スプール ３６…第１のばね ３８…第２のばね ４０…スプール端部 ４２…ロッド ４４…フランジ ４６…半径方向内側へ突出している突起 Ｐ、５０Ｒ、５０Ｌ、Ｃ１、Ｃ２…ポート Ｐ_S …圧力水 ４８Ｒ、４８Ｌ…通路 １６…ポケット １５Ｒ、１５Ｌ…静圧軸受 Ｌ…高圧水により作用する流体機械等の各種負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦田 暎三 東京都町田市小川二丁目18番18号 (72)発明者 宮川 新平 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 山科 智四郎 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ及びスプールを有し、作動流体
   が水である水圧サーボ弁において、前記スプールは中実
   部材として構成されており、前記スリーブ内には圧力水
   が流通する通路が設けられ、スプール両端部近傍の圧力
   水吐出口に圧力水を供給して静圧軸受として作用せしめ
   る様に前記通路はスリーブ内に圧力水が供給される箇所
   からスプール両端部近傍の圧力水吐出口に連通している
   ことを特徴とする水圧サーボ弁。